顧 強(qiáng) 上海鐵路局上海動(dòng)車客車段

1 CRH2A型動(dòng)車組脈沖整流器概況

脈沖整流器是動(dòng)車組的電源側(cè)變流器，與后面的逆變器配套構(gòu)成了CRH2A型動(dòng)車組的牽引變流器。在牽引時(shí)作為整流器，在再生制動(dòng)時(shí)作為逆變器。它要保證中間直流環(huán)節(jié)的電壓恒定、交流電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近1，還要消除諧波，使電網(wǎng)電流盡量接近正弦，最大程度地提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，減少電網(wǎng)對周圍環(huán)境的電磁污染。對于直流側(cè)，在電網(wǎng)電壓或負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，能夠維持中間直流電壓的穩(wěn)定，給牽引電機(jī)側(cè)逆變器提供良好的工作條件。脈沖整流器可以實(shí)現(xiàn)牽引與再生工況間快速平滑地轉(zhuǎn)換，因此脈沖整流器是交流傳動(dòng)動(dòng)車組上的一個(gè)重要電氣部件。

1.1 脈沖整流器的組成

CRH2A型動(dòng)車組的脈沖整流器部分由單相電壓型三點(diǎn)式PWM脈沖整流器和交流接觸器K構(gòu)成，輸入電壓為牽引變壓器牽引繞組輸出的AC 1 500 V、50 Hz交流電壓，通過無觸點(diǎn)控制裝置的控制，實(shí)現(xiàn)輸出直流電壓為 2 600～3 000 V（按速度范圍變化可調(diào)）的定電壓控制以及牽引變壓器原邊側(cè)電壓電流單位功率因數(shù)的控制。此外，還可通過無觸點(diǎn)控制裝置實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。再生制動(dòng)時(shí)脈沖整流器工作在逆變狀態(tài)，以中間回路支撐電容器輸出電壓 DC3 000 V為輸入，向牽引變壓器側(cè)輸出AC 1 500 V、50 Hz電壓。交流接觸器K控制輸入側(cè)主電路的接通、斷開。

1.2 脈沖整流器基本工作原理

圖1為三點(diǎn)式四象限變流器主電路圖。四象限變流器各橋臂元件的開關(guān)狀態(tài)采用正弦調(diào)制波us1'與三角波相交的方法，則在A、B端可獲得正弦脈寬調(diào)制的電壓波形us。忽略iN與us的高次諧波，只考慮其基波iN1與us1，則有uN=iN1Z+us1。調(diào)整us1的幅值和相位，即可使iN1在四個(gè)象限內(nèi)隨意變化，使?fàn)恳龝r(shí)iN1與uN同相，再生制動(dòng)時(shí)iN1與uN反相，功率因數(shù)接近1。這便是四象限變流器的基本工作原理。

圖1 三點(diǎn)式四象限變流器主電路圖

1.3 牽引狀態(tài)下的仿真

CRH2動(dòng)車組的四象限整流器采取瞬態(tài)電流控制。根據(jù)四象限便流器的控制原理，瞬態(tài)電流直接電流控制需要四個(gè)傳感器，分別用于測量網(wǎng)側(cè)電源電壓uN、網(wǎng)側(cè)輸入電流iN，和直流側(cè)兩個(gè)電容的電壓u1、u2。根據(jù)數(shù)學(xué)模型可以做出仿真圖（ 見圖 2）。

圖2 數(shù)學(xué)模型下的仿真圖

由圖2可以看出在0.1 s電流波形基本保持穩(wěn)定后，電流與電壓可以保持同相位，所以可以知道在此狀態(tài)下功率因數(shù)十分接近于1。

2 故障處理實(shí)例

例1：2011年7月22日，D3206次（由CRH2185A擔(dān)當(dāng)）運(yùn)行至瑞安至福安北區(qū)間，218506車報(bào)牽引變流器（141）故障，218507車報(bào)牽引變流器（004）故障，復(fù)位無效，機(jī)械師斷開06車牽引變流器NFB，復(fù)位后故障消除，維持運(yùn)行。

故障處理：廠家下載數(shù)據(jù)分析，判斷認(rèn)為CRH2185A 07車報(bào)（004）故障，是由于接觸網(wǎng)電壓波動(dòng)大，牽引變流器自我保護(hù)造成。

例2：2011年7月28日，由CRH2157A擔(dān)當(dāng)D5477次（合肥～江山），00車為主控端。列車運(yùn)行至余杭～諸暨區(qū)間，隨車機(jī)械師接司機(jī)匯報(bào)，稱215702車報(bào)牽引變流器004故障。司機(jī)兩次進(jìn)行RS復(fù)位均無效，隨車機(jī)械師切除02車牽引變流器并維持運(yùn)行，未影響行車。

故障處理：CRH2157A入上海南動(dòng)車運(yùn)用所后，技術(shù)、質(zhì)檢、檢修和四方售后等人員對CRH2157A進(jìn)行詳細(xì)檢查，將02、03車無觸點(diǎn)進(jìn)行互換，更換02車的BUF板，試驗(yàn)正常。

3 原因分析

由上述案例分析，故障可分為兩大類，一類為外部設(shè)備引起，如外部電壓大，控制電源異常等。另一類的故障是由于設(shè)備本身引起的，如無觸點(diǎn)控制裝置故障、牽引電機(jī)過電流、牽引電機(jī)電流不平衡等。

4 應(yīng)急故障處理

CRH2A型動(dòng)車組有完善的故障診斷、報(bào)警和應(yīng)急處理系統(tǒng)，在動(dòng)車組運(yùn)行中能對牽引變流器發(fā)生的各種故障進(jìn)行診斷、記錄和報(bào)警，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，在監(jiān)控室內(nèi)MON監(jiān)視屏主菜單上出現(xiàn)“故障發(fā)生”提示，并伴有聲音報(bào)警。隨車機(jī)械師一般通過以下步驟操作：

（1）按壓RS復(fù)位2～3次。若恢復(fù)，正常運(yùn)行。

（2）若無法恢復(fù)，則斷開牽引變流器CICN，2～3s后恢復(fù)運(yùn)行。

（3）若仍未能解決問題，則遠(yuǎn)程切除相應(yīng)M車，維持運(yùn)行，待動(dòng)車組停車后，進(jìn)行大復(fù)位處理。

5 入庫診斷處理

在庫內(nèi)檢修，可采用以下方法處理：

（1）對故障車輛進(jìn)行詳細(xì)檢查。包括牽引電機(jī)外部狀態(tài)，各接線是否良好、有無松動(dòng)；變流器內(nèi)部各插件、接觸器是否良好；控制柜內(nèi)各元器件及接線的狀態(tài)是否良好。

（2）在無觸點(diǎn)控制器內(nèi)，設(shè)定SCP板上開關(guān)，通過LED故障查看故障代碼。通過故障代碼可查出引起這類故障的原因，如脈沖器異常、門電源異常等，再進(jìn)行相應(yīng)的處理。

（3）下載數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?？纱蜷_車下變流器底板，找到變流器控制單元，通過SCR板上的插口，與電腦連接下載數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

6 結(jié)束語

CRH2A型動(dòng)車組脈沖整流器經(jīng)過了幾年的運(yùn)用，通過仿真與動(dòng)車組的運(yùn)行證明，在正常的負(fù)載范圍內(nèi)與網(wǎng)壓范圍內(nèi)，其使用性能非?？煽?。經(jīng)過技術(shù)人員和機(jī)械師的努力，途中應(yīng)急故障處理和入庫后的故障診斷處理能力有了很大提高，故障也在逐步減少。我們將繼續(xù)努力，不斷提高故障處理能力，為動(dòng)車組的安全運(yùn)行而努力。